【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及冶金，具体涉及一种背压稳定快换浸入式水口及其制造方法。
技术介绍
1、连铸过程中，在中间包到结晶器之间采用浸入式水口进行连接，可以防止钢液在连铸过程中发生二次氧化，防止结晶器保护渣卷入钢液，改善结晶器内钢液热流状态和流畅分布状态，有利于连铸坯凝固均匀的坯壳。
2、为了提高生产效率和中间包连浇炉数，快换浸入式水口得到广泛应用。在快换浸入式水口使用过程中，由于钢水流动产生负压，上水口底部快与换浸入式水口上部板面结合处易发生吸氧、吸氮情况，降低了钢水品质，为了减少或避免这种现象发生，普遍采用纤维材料和吹氩方式进行密封。在吹氩浸入式水口使用过程中，板间背压过低或不稳定的问题比较突出，容易导致板间吸气、氧化渗钢造成提前停机事故发生。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种背压稳定快换浸入式水口及其制造方法。本专利技术能够有效消除上水口与浸入式水口之间的板间吸气问题，维持氩气流量稳定的快换浸入式水口，有利于提升吹氩密封效果，减少因吸气产生的非氧化物夹杂，提高钢水品质。
2、为达到上述目的，本专利技术通过下述技术方案实现：
3、本专利技术提供一种背压稳定快换浸入式水口，包括浸入式水口本体、形成于所述浸入式水口本体中部的钢水通道、形成于所述浸入式水口本体上部的碗部、以及设置于所述入式水口浸入式水口本体下部的渣线和侧孔，所述碗部上设置有透气层、密封件和吹氩装置，所述透气层镶嵌于所述碗部顶端并与其顶面齐平，所述密封件镶
4、优选地，所述透气层为与所述钢水通道同圆心的环状结构，所述透气层与所述浸入式水口本体的内外壁之间径向距离均不小于10mm，所述透气层的高度为30～50mm。其中，透气层参数设置与吹氩装置设计、板间背压要求等有关，设置不合理时，会影响吹氩效果(氩气压力)，进而影响板间密封效果和钢水品质。
5、优选地，所述密封件为与所述钢水通道同圆心的环状结构，所述密封件与所述浸入式水口本体的内外壁之间径向距离均不小于10mm，单个所述密封件沿径向宽度为8～15mm，高度为12～23mm。其中，密封件参数设置与吹氩装置设计、板间背压要求等有关，设置不合理时，不能实现氩气快速保护和密封的稳定性，会影响板间密封效果和钢水品质。
6、优选地，所述吹氩装置包括吹氩嘴和气道，所述吹氩嘴设置于所述碗部的外侧壁上，所述气道设置于所述腕部的内部；所述气道的出气口与所述透气层相连，其进气口与所述吹氩嘴相连；所述气道的出气口位于所述密封件底面与所述透气层底面之间。其中，氩气通过气道、透气层弥散性地吹入上水口与浸入式水口之间，快速形成气体密封带，避免因负压引起板间吸气导致钢水增氧增氮、产生非氧化物夹杂。
7、优选地，所述透气层的材料为铝碳质，体积密度为2.2～2.3g/cm3，显气孔率为15～18％。其中，体积密度过小、显气孔率过大时，透气层材料致密度过低，结构疏松，影响使用效果；体积密度过大、显气孔率过小时，透气层材料透气率低，影响吹氩效果。
8、优选地，所述密封件的材料为铝硅碳质，体积密度为2.1～2.2g/cm3，显气孔率为10～12％；所述密封件在950～1100℃烘烤过程中的热膨胀率为0.6～0.9％，所述密封件在1300～1500℃使用过程中的热膨胀率为1.1～1.3％。其中，体积密度过小、显气孔率过大、热膨胀率过小时，密封件材料致密度低，结构疏松，热膨胀率小，不能起到密封、防止吸气作用。体积密度过大、显气孔率过小、热膨胀率过大时，密封件材料热膨胀大，影响上水口和浸入式水口之间的板面结合平整度，对保护浇注有不利影响甚至导致板间渗钢。
9、优选地，所述透气层按照重量百分比计包括以下原料：电熔低碳棕刚玉60％～77％、氟化石墨12％～25％、氧化铝微粉3％～8％、树脂3％～8％，外加稀释剂0.5％～2.5％、抗氧化剂0.8％～2.5％。
10、所述电熔低碳棕刚玉al2o3质量百分含量≥95％，c质量百分含量≤0.08％。经过特殊工艺的再处理，降低棕刚玉中残余碳的含量，使产品在使用中不粉化、不爆裂、韧性大。为透气层的主原料，其中的颗粒料起到骨架和支撑的作用。
11、所述氟化石墨是用碳或石墨在300～600℃进行氟化反应而得，耐溶剂性、耐候性较好，具有优良的热稳定性，不受强酸强碱的腐蚀。由于碳氟键能很大，使其在高温、高负荷条件下的性能优于普通石墨。
12、所述氧化铝微粉al2o3质量百分含量≥99.5％，氧化铝微粉d50＝4.2μm，d10＝1.1μm，d90＝12.1μm，比表面积典型值10.8m2/g。此氧化铝微粉粒径范围广，比表面积大，不仅能提高透气层高温性能，还能取代常规用法中添加硅微粉等降低高温下生成低熔物的风险。
13、所述树脂为耐火材料定型制品中常用热固性、热塑性酚醛树脂中的至少一种，稀释剂为乙醇、乙二醇等醇类有机溶剂中的一种或多种。稀释剂加入树脂中使得树脂的粘度、使用性等更适宜浸入式水口中各原料组分结合，使各部位具有良好的整体性能和使用性能。
14、所属抗氧化剂为碳化硼粉、碳化硅粉、金属铝粉、金属硅粉中的一种或多种。添加到含碳的耐火材料中可在使用过程中发生碳化、氮化等反应，原位生成大量的非氧化物增强相，使材料的结构转化为以非氧化物结合为主，同时也有助于减少透气层以及浸入式水口其他部位中碳源的氧化，极大地提高材料的高温性能。
15、优选地，所述密封件按照重量百分比计包括以下原料：电熔低碳棕刚玉49％～70％、红柱石6％～12％、叶蜡石8％～15％、膨胀石墨9％～25％、氧化铝微粉3％～7％、酚醛树脂4％～8％，外加抗氧化剂0.8％～2.5％。
16、所述电熔低碳棕刚玉、氧化铝微粉、酚醛树脂、抗氧化剂的特性同透气层材料介绍。
17、所述红柱石的al2o3质量百分含量≥52％，加热至1350℃以后，开始转化成针状莫来石，形成莫来石网络，体积膨胀约4％。耐火度高，耐急冷急热，机械强度大，抗热冲击力强，具有极高的化学稳定性和极强的抗化学侵蚀性。
18、所述叶蜡石为一种硅酸盐矿物，加热至600～1200℃时结构水脱出，脱水过程缓慢、体积收缩小；在1200～1350℃，随着莫来石、石英含量增加呈现出膨胀，1400℃转化为方石英体积产生明显膨胀，在1.2～2.1％之间。
19、所述膨胀石墨是选用优质鳞片石墨经酸性氧化剂处理后的化合物，比表面积大，吸附力强，具有耐高温、耐高压、密封性好、耐多种介质腐蚀等优点。
20、上述红柱石、叶蜡石、膨胀石墨的加入使浸入式水口在高温使用条件下能够产生一定量的膨胀，增强浸入式水口板面的密封性能。氧化铝微粉的加入能够有效促进红柱石、叶蜡石的莫来石话，增强密封件的整体强度与密封性。
21、优选地，所述抗氧化剂为碳化硼粉、碳化硅粉、金属铝粉、金属硅粉中的一种或多种；本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种背压稳定快换浸入式水口，包括浸入式水口本体(9)、形成于所述浸入式水口本体(9)中部的钢水通道(8)、形成于所述浸入式水口本体(9)上部的碗部(1)、以及设置于所述入式水口浸入式水口本体下部的渣线(7)和侧孔(10)，其特征在于：所述碗部(1)上设置有透气层(5)、密封件(4)和吹氩装置，所述透气层(5)镶嵌于所述碗部(1)顶端并与其顶面齐平，所述密封件(4)镶嵌于所述透气层(5)的内外两侧边缘上并与其顶面齐平，所述吹氩装置用于向所述透气层(5)输送氩气。
2.根据权利要求1所述的背压稳定快换浸入式水口，其特征在于：所述透气层(5)为与所述钢水通道(8)同圆心的环状结构，所述透气层(5)与所述浸入式水口本体(9)的内外壁之间径向距离均不小于10mm，所述透气层(5)的高度为30～50mm。
3.根据权利要求1所述的背压稳定快换浸入式水口，其特征在于：所述密封件(4)为与所述钢水通道(8)同圆心的环状结构，所述密封件(4)与所述浸入式水口本体(9)的内外壁之间径向距离均不小于10mm，单个所述密封件(4)沿径向宽度为8～15mm，高度为12～23mm
4.根据权利要求1所述的背压稳定快换浸入式水口，其特征在于：所述吹氩装置包括吹氩嘴(2)和气道(3)，所述吹氩嘴(2)设置于所述碗部(1)的外侧壁上，所述气道(3)设置于所述腕部的内部；所述气道(3)的出气口与所述透气层(5)相连，其进气口与所述吹氩嘴(2)相连；所述气道(3)的出气口位于所述密封件(4)底面与所述透气层(5)底面之间。
5.根据权利要求1所述的背压稳定快换浸入式水口，其特征在于：所述透气层(5)的材料为铝碳质，体积密度为2.2～2.3g/cm3，显气孔率为15～18％。
6.根据权利要求1所述的背压稳定快换浸入式水口，其特征在于：所述密封件(4)的材料为铝硅碳质，体积密度为2.1～2.2g/cm3，显气孔率为10～12％；所述密封件(4)在950～1100℃烘烤过程中的热膨胀率为0.6～0.9％，所述密封件(4)在1300～1500℃使用过程中的热膨胀率为1.1～1.3％。
7.根据权利要求1所述的背压稳定快换浸入式水口，其特征在于：所述透气层(5)按照重量百分比计包括以下原料：电熔低碳棕刚玉60％～77％、氟化石墨12％～25％、氧化铝微粉3％～8％、树脂3％～8％，外加稀释剂0.5％～2.5％、抗氧化剂0.8％～2.5％。
8.根据权利要求1所述的背压稳定快换浸入式水口，其特征在于：所述密封件(4)按照重量百分比计包括以下原料：电熔低碳棕刚玉49％～70％、红柱石6％～12％、叶蜡石8％～15％、膨胀石墨9％～25％、氧化铝微粉3％～7％、酚醛树脂4％～8％，外加抗氧化剂0.8％～2.5％。
9.根据权利要求7或8所述的背压稳定快换浸入式水口，其特征在于：所述抗氧化剂为碳化硼粉、碳化硅粉、金属铝粉、金属硅粉中的一种或多种；外加稀释剂为乙醇、乙二醇等醇类有机溶剂中的一种或多种。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的背压稳定快换浸入式水口的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种背压稳定快换浸入式水口，包括浸入式水口本体(9)、形成于所述浸入式水口本体(9)中部的钢水通道(8)、形成于所述浸入式水口本体(9)上部的碗部(1)、以及设置于所述入式水口浸入式水口本体下部的渣线(7)和侧孔(10)，其特征在于：所述碗部(1)上设置有透气层(5)、密封件(4)和吹氩装置，所述透气层(5)镶嵌于所述碗部(1)顶端并与其顶面齐平，所述密封件(4)镶嵌于所述透气层(5)的内外两侧边缘上并与其顶面齐平，所述吹氩装置用于向所述透气层(5)输送氩气。
2.根据权利要求1所述的背压稳定快换浸入式水口，其特征在于：所述透气层(5)为与所述钢水通道(8)同圆心的环状结构，所述透气层(5)与所述浸入式水口本体(9)的内外壁之间径向距离均不小于10mm，所述透气层(5)的高度为30～50mm。
3.根据权利要求1所述的背压稳定快换浸入式水口，其特征在于：所述密封件(4)为与所述钢水通道(8)同圆心的环状结构，所述密封件(4)与所述浸入式水口本体(9)的内外壁之间径向距离均不小于10mm，单个所述密封件(4)沿径向宽度为8～15mm，高度为12～23mm。
4.根据权利要求1所述的背压稳定快换浸入式水口，其特征在于：所述吹氩装置包括吹氩嘴(2)和气道(3)，所述吹氩嘴(2)设置于所述碗部(1)的外侧壁上，所述气道(3)设置于所述腕部的内部；所述气道(3)的出气口与所述透气层(5)相连，其进气口与所述吹氩嘴(2)相连；所述气道(3)的出气口位于所述密封件(4)底面与所述透气层(5)底面之间。
【专利技术属性】
技术研发人员：姚亚双，刘毅，郑吉红，邓吉，李烨，
申请(专利权)人：武汉钢铁集团耐火材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。